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常见音箱结构设计及选用

作者:乐橙官网时间:2020-06-27 17:17

  常见音箱结构设计及选用_其它_工作范文_实用文档。常见音箱结构设计及选用 1、音箱设计流程 产品规划与造型设计:确认音箱用途、定位、使用场景与方式、外形大小等 ——声学设计:音箱总体方案设计、扬声器选型、音质效果评估——结构设计: 音箱的箱体设计、扬

  常见音箱结构设计及选用 1、音箱设计流程 产品规划与造型设计:确认音箱用途、定位、使用场景与方式、外形大小等 ——声学设计:音箱总体方案设计、扬声器选型、音质效果评估——结构设计: 音箱的箱体设计、扬声器结构设计——开模具——样机:音箱性能测试与评价、 音箱性能优化与改进——音箱系统音质调试 2、音箱的分类及简要特性 音箱又称扬声器系统,是将扬声器装到专门设计的箱体内,并用分频网络把 输入信号分频以后分别送给相应的扬声器的一种系统。因此,音箱由扬声器、分 频网络、扬声器箱共同组成。 音箱按伴音模式分为:单声道、立体声(2.0系统)、2.1声道系统、3.0/3.1 声道系统、家庭影院(5.1、7.1等环绕声)系统; 按产品形态可以分为:有源音箱、无源音箱; 按用途分为:书架式、落地式、监听式、电影立体声、大功率扩声、有线广 播、防水、迷你型、返送式、带角架型、对讲型、拐角式、球型无指向式、高音 半固定式、调相式等音箱。 按扬声器箱分为: 封闭箱:固定式、书架式; 倒相式:倒相管式、阻尼倒相式、分布倒相式、R-J式、卡鲁逊式、曲径式、 后加载号筒式、折叠号筒式、空纸盆式 号筒障板式、前加载号筒式 利用反射的扬声器箱:角隅式、JBL式 指向性的扬声器箱:无指向性障板、球形箱、声柱; 最为普及的是封闭式声箱和倒相式声箱。封闭式声箱是为了达到隔离扬声器 后面声波的目的,而将扬声器的后面完全封闭起来的声箱;倒相式声箱是将扬声 器后面所发声波加以充分利用的一种声箱。 扬声器中使用最广泛的是电动式纸盆扬声器,由于其振膜面积可以做得比较 大,能够得到比较大的振幅,所以具有低声频重放下限频率低的特点,同时结构 简单、成本低,多年以来都是扬声器生产中的主流。 3、音箱设计的总体技术要求(倒相箱) 3.1 音箱发声的指向性 声波在传播中会产生反射, 绕射和干涉等现象, 并具有一定的传播规律。扬 声器辐射声波的波长随频率的增加而变短。当声波的波长与扬声器的几何尺寸可 比拟时,由于声波的绕射特性及干涉特性,扬声器辐射的声波将出现明显的指向 性。扬声器的指向性是表征扬声器在不同方向上辐射声波的能力,且与频率有关, 高频声音具有较强的指向性,低频声指向性相对较弱。 超重低音、重低音音箱,扬声器的发声方向无限制,音箱可以放置于听音区 的任何位置。 全频、中高频、高频音箱,扬声器的发声方向尽量正对听音位置。若因结构、 外观形态等限制,无法正对听音者位置,需要设计声音反射装置,以减小指向性 带来的声音衰减。 扬声器发声方向与听音者方向不大于90°,可采用以下声波反射装置。 尽量避免扬声器发声与听音者方向超过90°。 3.2 扬声器的选用 扬声器的选型及与音箱箱体的配合,直接决定了音箱系统的音质状况。 从扬声器的发声口形状上选择:圆形口径的扬声器性能最优、其次是跑道型 和椭圆形口径的扬声器,尽量避免使用长条形、超窄的扬声器。 扬声器的大小,依据箱体的大小、箱体净容积进行选择,需要按音箱的设计 原则,选择适当的扬声器T/S参数、电声参数。 扬声器磁体选择:外磁(铁氧体磁体)性价比高,但占用体积大,会减小音 箱箱体内的有效容积;内磁(稀土磁体)成本较高,但占用体积小,箱体内部可 用容积较大,磁体性能较高。 纸盆的选择:纸盆形状常采用直线型纸盆和指数型纸盆。直线型纸盆工艺简 单、高频性能相对较差;指数型纸盆高频性能较好。特殊情况下可采用双纸盆设 计。纸盆的材料主要有天然纤维(植物纤维、动物纤维)、人造纤维(化学纤维、 合成纤维)和无机纤维、塑料(如PP盆)、金属(如铝)等,可根据对音色、成 本的要求选择。 3.3 音箱箱体的设计 箱体大小需要将扬声器的参数、箱体内的净容积相结合,两者达到最佳匹配 才能将低频声音做到最好。 箱体材质一般以木质、塑料为主,材质厚度依据箱体振动情况和内部产生谐 振的情况来确定。在条件允许情况下,尽量使用加厚箱体壁厚,并在箱体内壁适 当增加加强筋,以减小箱体振动,抑制箱体内部的声波谐振。 箱体的密封箱要好,不得出现漏气等现象,以免产生风燥和对低频性能的影 响。 倒相箱中的倒相管设计对音箱的低频截止频率起着决定性作用。倒相管设计 位置、形状需要保证箱体内部气流的顺畅性,以减小低频失真及产生风噪声。倒 相管的长度和截面积大小依据箱体容积大小、扬声器的相关参数进行设计和调账, 并保证音箱阻抗曲线尽量接近双峰特性,如下图所示。 倒相式音箱阻抗曲线 空纸盆音箱是倒相音箱的变形,又称无辐射源式音箱。它是利用空纸盆代替 倒相管所构成的。适当加以控制可使空纸盆振动所产生的辐射声与扬声器前向辐 射声同相,从而改善了音箱的低频特性,提高了低频频响。空1纸盆倒相箱更适 合用到容积相对较小的箱体中。 下图为倒相箱的两种方式。 3.4 箱体内部气流及避免谐振设计 箱体内部结构设计需要保证箱体内部气流顺畅。尽量避免内部异形结构设计, 阻挡气流从扬声器背部往箱体内部空间扩散,以及向倒相孔流动的顺畅性;倒相 孔两端截面设计为渐变形状,以避免开口处产生“噗噗”气流风噪声。 倒相管 为避免声波在箱体内部产生谐振,箱体壳需要足够的强度,内部适当增加加 强筋,并加强前后盖之间的连接。箱体内适当增加吸音材料,并紧靠箱体内壁安 装。 3.5 出声设计 尽量避免外部结构挡住出声位置(包括倒相孔的出声位置),最好的方式是 扬声器直接外露。其次是采用出声率较高的蒙布、钢网等材料;再次是大孔方式 塑料板;尽量避免采用小孔出声板。 扬声器出声区域不得形成一个封闭的空腔,容易产生“前室效应”影响音质。 封闭空腔, 产生“前室效应” 3.6 音箱的减振设计 音箱工作时,扬声器的振动会传递到音箱的每个部位,容易在不同的位置产 品共振,出现杂音,因此需要适当的减震设计。 如:在音箱与其他结构件固定于连接的位置采用橡胶减震垫 橡胶减震垫 空纸盆音箱(无辐射源式音箱)的空纸盆,采用双空纸盆对称设计,以抵消 其带来的振动。 空纸盆 3.7 扬声器的散热设计 音箱中的扬声器是一个换能器件,是将电能转换为机械能(扬声器振动), 再转换为声能(声波辐射)的器件。扬声器将电能转换为声能的效率较低,其余 能量转换为热能。因此扬声器的散热非常重要,尤其在空间较小的小型音箱内部, 直接影响音箱的可靠性。 扬声器主要发热器件是音圈,他的热量通过导磁板、T铁/U铁传递到磁路和 盆架的外表面,因此在条件允许的前提下,尽量考虑其外露散热。 导磁碗/盆架 外露散热 3.8 防漏磁设计 音箱使用的电动式扬声器,其磁路采用永磁体,存在漏磁的情况。在对漏磁 敏感的使用环境下,需要对扬声器磁路采用防漏磁设计。 无防漏磁设计 有防漏磁设计 4 音箱结构设计方案 根据产品结构形式和产品需求,音箱设计为单声道方式;根据出声方向分为 三种结构形式:上出声结构、前出声结构、下出声结构,三种方式的结构设计要 求和建议参照下述方案说明。 本产品带麦克风,空纸盆方式的设计相对振动较大,因此不建议使用空纸盆 倒相箱方式。 4.1 音箱上出声方式 该结构方式采用圆形较大口径的全频扬声器朝上出声、圆形球顶高音往前出 声,导向孔设计往后出声。 音箱内部安装示意图: 蒙布/钢 网出声区 高音音 扬声器 全频 扬声器 倒相管 设计说明: 圆形大口径扬声器为全频扬声器,其出声方向向上,中低音指向性相对较弱, 能够较好的到达前方听者的耳朵里;高音指向性较强,前方衰减比较厉害; 球顶高音成发散状,能够很好的扩展其高频到达区域,往前方出声,能够很 好弥补全频扬声器衰减的部分高频; 倒相管往后出声,其发出的低频声基本无指向性,可以较好的到达听者的耳 朵里; 上方出声区域采用透声率较高的蒙布或钢网,以减少对声音的衰减;整改顶 面都作为出生区域,避免出现“前室效应”; 高音出声区域采用蒙布或钢网,以减少对高频的衰减; 整改箱体必须密闭; 根据调音情况,内部适当增加吸音棉; 4.2 音箱前出声方式 该结构方式采用全频扬声器+球顶高音方式,所有出声方向均正对听音者。 导向孔设计往下出声或往后出声。 音箱内部安装示意图: 高音音 扬声器 全频 扬声器 蒙布/钢 网出声区 喇叭口 出声结构 倒相管 设计说明: 圆形大口径扬声器为全频扬声器,其出声方向向前,前出声方式对声音各频 段衰减均较小,能够较好的到达前方听者的耳朵里; 球顶高音成发散状,能够很好的扩展其高频到达区域,往前方出声,能够很 好弥补全频扬声器衰减的部分高频; 前出声口呈喇叭状结构,能够很好的扩展各频段的指向性; 倒相管往后出声,其发出的低频声基本无指向性,可以较好的到达听者的耳 朵里; 前出声区域采用蒙布或钢网,以减少对声音的衰减; 整改箱体必须密闭; 根据调音情况,内部适当增加吸音棉; 4.3 音箱下出声方式 该结构方式采用圆形较大口径的全频扬声器朝下出声、圆形球顶高音往前出 声,导向孔设计往后出声;下方扬声器发出的声音经反射机构将声音往四周反射, 到达四周出声的目的。 音箱内部安装示意图: 高音音 扬声器 倒相管 全频 扬声器 蒙布/钢 声音反射 网出声区 出声结构 设计说明: 圆形大口径扬声器为全频扬声器,其出声方向向下,通过反射结构将声音向 四周反射,达到全指向性音箱的目的 上方出声区域采用透声率较高的蒙布或钢网,以减少对声音的衰减;整改顶 面都作为出生区域,避免出现“前室效应”; 倒相管往后出声,其发出的低频声基本无指向性,可以较好的到达听者的耳 朵里; 音箱出声区域采用蒙布或钢网,以减少对高频的衰减; 整改箱体必须密闭; 根据调音情况,内部适当增加吸音棉; 三、散热设计 整个产品圆柱体设计,产品采用模块化分散发热单元(如下图产品堆叠简图), 主要发热单元增加散热孔,提高热对流;如果局部模块发热过高可以采用增加芯 片贴装散热片或者导热硅胶、散热板组合方式散热。 产品结构堆叠简易图示: 1 拾音模块、按键电路 2 WIFI及其他子板模块 3 音箱声学组件 4 主控板、功放电路 各种天 呼吸灯 线为自上往下,天线根据设计方案和匹配情况堆叠,呼吸灯 根据功能定义和效果图堆叠。 四、呼吸灯设计 根据工业设计效果,确认要多少个灯,然后硬件设计根据每个灯的电气参数 以及布局图确定硬件设计方案。 目前常见的应用有: 1、比较少灯的,一般就点缀下,或者指示效果; 2、3-12 RGB的一般是在某些地方做个灯光的效果,比如转圈,或者四周, 或者边沿等,根据产品的动作可以配合一些灯光呼吸或者闪烁动作; 3 更多灯的,一般是用矩阵,2的做得更复杂或者用LED矩阵来显示一些动画、 图片信息等;

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